磁懸浮技術

　　磁懸浮技術是利用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，從而實現(xiàn)無接觸的懸浮狀態(tài)。

　　由于磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮技術的應用也有兩種相應的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統(tǒng)，它利用超導體電磁鐵形成的磁場與線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使物體保持懸浮；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的系統(tǒng)，它利用吸引力與物體的重力平衡，從而使物體保持懸浮。

　　磁懸浮技術一般可以分為常導懸浮、超導懸浮和永磁體懸浮三種。所謂常導、超導和永磁體懸浮，分別是指形成懸浮力需要利用常溫導體制造的電磁鐵、超導材料制造的電磁鐵和永磁鐵產生的磁場。

01可控直流常導電磁鐵懸浮

　　常導磁懸浮是利用通入直流電流的常導線圈所產生的磁場，對鐵磁材料產生的吸引力來實現(xiàn)懸浮。由于這種懸浮方式本質上是不穩(wěn)定的，因此需要對懸浮氣隙進行閉環(huán)控制，調節(jié)線圈的電流來控制吸引力的大小，從而實現(xiàn)被懸浮物體的穩(wěn)定懸浮。為提高磁感應強度，通常將線圈繞在鐵磁材料的鐵芯上。這種方式要求引入主動控制系統(tǒng)來維持穩(wěn)定懸浮，被懸浮物必須是導磁體。

02高頻感應的電渦流懸浮

　　高頻感應線圈產生的高頻交變磁場可以在金屬中感應出電渦流，這樣的渦流也同樣會產生磁場，而且必定與原來磁場方向相反，于是可以利用這一原理實現(xiàn)斥力懸浮。這種方法的優(yōu)點是可以對任何導電體可以實現(xiàn)靜止懸浮，不要求懸浮體是導磁體。這種方法已經應用于高純度、高熔點金屬的熔煉，由于感應懸浮方法的懸浮力決定于感應電流的大小，而且一般采用常導線圈，能耗較大，應用面較窄。

03永久磁鐵懸浮

　　永久磁鐵是使用硬磁材料充磁后所具有的很強的剩磁效應制造的。由于無論采用斥力還是吸引力方式實現(xiàn)懸浮，永磁體在使用中都是不消耗能源的，因此在節(jié)能要求高的場合有特殊的優(yōu)勢。其缺點是永磁體產生的磁場難以控制，因此需要和常導電磁鐵組合使用。而且強永磁體制作成本高，普通材料又難以產生足夠的磁感應強度，因此工作受到限制。

04超導電磁鐵懸浮

　　超導懸浮是在空心超導線圈中通入強電流，從而產生強磁場實現(xiàn)懸浮。超導懸浮有吸引力懸浮和斥力懸浮兩種形式。利用吸引力懸浮式，由于電流難以控制，所以常與常導方式結合使用。利用斥力懸浮時，是讓超導體與另一個導體產生相對運動，利用在另一導體中產生的感應電流來獲得斥力。超導電磁鐵懸浮常用于磁懸浮列車。超導電磁鐵懸浮的優(yōu)點是系統(tǒng)是自穩(wěn)定的，無需主動控制，也無需沉重的鐵芯，線圈能量損耗少。但是，超導懸浮系統(tǒng)需要復雜的液氮冷卻系統(tǒng)。

　　磁懸浮技術主要有以下突出優(yōu)點：

　　1) 無接觸。由于不和被懸浮體接觸，因此無摩擦、無機械磨損、低能耗、低噪聲和低維護費。

　　2) 由于不需要支撐介質，所以可在真空，超凈和高溫、低溫等各種特殊條件下應用，而且可以長期工作無需潤滑和維護。

　　3) 可以實現(xiàn)主動控制，所以能夠在各種需要減振、支撐硬度能夠改變的系統(tǒng)中得到應用，也易于實現(xiàn)計算機控制，進而實現(xiàn)運動、監(jiān)控及自動檢測和診斷，自動化程度高。

　　4) 受力分布均勻，因此磁懸浮支撐力是均勻分布在整個磁極面上，大大減輕了應力，可以降低系統(tǒng)制造成本，提高壽命可可靠性。

　　盡管磁懸浮技術有上述的許多優(yōu)點，但仍然存在一些不足：

　　1) 由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導向和驅動功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施。尤其是磁懸浮列車停電后的制動問題仍然是要解決的問題，同時其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時間的運行考驗。

　　2) 常導磁懸浮技術的懸浮高度較低。因此磁懸浮列車對線路的平整度、路基下沉量及道岔結構方面的要求較超導技術更高。

　　3) 超導磁懸浮技術由于渦流效應懸浮能耗較常導技術更大，冷卻系統(tǒng)重，其造價也相對較高，整個系統(tǒng)也復雜，而且強磁場對人體與環(huán)境都有影響。